КОНСТРУКЦИЯ ДАТЧИКОВ ПОТОКОВ КОСМИЧЕСКОЙ ПЛАЗМЫ НА ОСНОВЕ ЦИЛИНДРА ФАРАДЕЯ


DOI: http://dx.doi.org/10.21122/2220-9506-2017-8-4-305-313

Полный текст:


Аннотация

Важными задачами современных космических исследований являются изучение и непрерывные наблюдения процессов космической и метеорологической «погоды». Одним из электронных приборов для проведения таких исследований является датчик плазмы на основе цилиндра Фарадея. Цель работы состояла в разработке конструктивного варианта цилиндра Фарадея с прецизионными чувствительными (селектирующими) элементами в виде металлических сеточных микроструктур и четырехсекторным коллектором, не имеющего аналогов в мировой технике.

Для формирования сеточных никелевых микроструктур разработан процесс создания с помощью фотолитографии матрицы из нанопористого анодного оксида алюминия как прецизионной формы (шаблона) для осаждения наноструктурированных металлических слоев. Разработаны методы проведения тестовых испытаний на механические (вибрационные) и термоциклические воздействия, соответствующие требованиям к космическим приборам.

Сеточные микроструктуры сформированы в едином технологическом цикле с кольцами-держателями по периметру сетки, с квадратным 20 × 20 мкм2 сечением полотна и ячейками размером 1 × 1 мм2. Прозрачность каждой из сеток при нормальном падении света составила более 90 %. Габаритные размеры держателей и сеточных микроструктур: внутренние диаметры (34, 47, 60) ± 0,1 мм, внешние диаметры колец (42, 55, 68) ± 0,1 мм соответственно. Масса одной сетки составила менее 50 мг.

Результаты испытаний продемонстрировали работоспособность разработанных сеточных микроструктур при многократных термоциклических воздействиях от –50 до +150 °С и вибрационных и статических перегрузках, характерных при космических полетах. В составе приборов для проведения плазменных измерений в окрестности Земли и в межпланетном пространстве будут использованы шесть датчиков с различной угловой ориентацией. Это обеспечит возможность фиксирования ионов космической плазмы в телесном угле около 180°.


Об авторах

Н. И. Мухуров
ГНПО «Оптика, оптоэлектроника и лазерная техника»
Беларусь
пр-т Независимости, 68-1, г. Минск 220072


И. В. Гасенкова
ГНПО «Оптика, оптоэлектроника и лазерная техника»
Беларусь
пр-т Независимости, 68-1, г. Минск 220072


И. М. Андрухович
ГНПО «Оптика, оптоэлектроника и лазерная техника»
Беларусь

Адрес для переписки: Мухуров Н.И. – ГНПО «Оптика, оптоэлектроника и лазерная техника», пр-т Независимости, 68-1, г. Минск 220072,     e-mail: n.mukhurov@dragon.bas-net.by



Г. Н. Застенкер
Институт космических исследований Российской академии наук
Россия
ул. Профсоюзная, 84/32, г. Москва 117997


Н. Л. Бородкова
Институт космических исследований Российской академии наук
Россия
ул. Профсоюзная, 84/32, г. Москва 117997


В. И. Костенко
Институт космических исследований Российской академии наук
Россия
ул. Профсоюзная, 84/32, г. Москва 117997


Б. Т. Каримов
СКБ космического приборостроения Института космических исследований Российской академии наук
Россия
ул. М. Горького, 33, г. Таруса 249101, Калужская область


Список литературы

1. Фундаментальные космические исследования: в 2 кн. Кн. 2. Солнечная система / под науч. ред. д-ра техн. наук, проф. Г. Г. Райкунова. – М. : Физматлит, 2014. – 456 с.

2. Basics of the Solar Wind (CambridgeAtmospheric and Space Science Series). – Cambridge University Press, 2007. – 478 p.

3. Kasper, J.C. Solar wind ion and electron distribution functions and the transition from fluid to kinetic behavior / J.C. Kasper. – Harvard-Smithsonian center for astrophysics. GYPW01, Isaac Newton Institute, 2010. – 46 p.

4. Shopov, Y. Cycles of the Solar Wind Flux at the Front of the Earth’s Magnetosphere / Y. Shopov, D. Stoykova // AIP Conf. Proc. – 2011. – Vol. 1356. – Р. 192. doi: 10.1063/1.3598105

5. Застенкер, Г.Н. Быстрые вариации величины и направления потока ионов солнечного ветра / Г.Н. Застенкер [и др.] // Космические исследования. – 2015. – Т. 53, № 1. – С. 63–74.

6. Tariq, H.A.R. Variation of ion energy flux with increasing working gas pressures using Faraday cup in plasma focus device / H.A.R. Tariq, I.A.Khan, U. Ikhlaq, A. Hussnain // Journal of Natural Sciences and Mathematics. – 2008. – Vol. 48, no. 1 & 2. – Р. 65–72.

7. Vaverka, J. Calibration of Faraday Cups used on the Spectr-R Spacecraft for Monitoring the Solar Wind / J. Vaverka [et al.] // WDS’11 Proceedings of Contributed Papers. – Рart II. – 2011. – Р. 34–39.

8. Brown, K.L. Faraday-Cup Monitors for High-Energy Electron Beams / K.L. Brown, G.W. Tautfest // Review of Scientific Instruments. – 1956. – Vol. 27 (9). – Р. 696–702. doi: 10.1063/1.1715674

9. Смалюк, В.В. Диагностика пучков заряженных частиц в ускорителях / В.В. Смолюк; под ред. чл.-корр. РАН Н.С. Диканского. – Новосибирск : Параллель, 2009. – 294 с.

10. Faraday cup for detecting plasma immersion-injection dose. Patent CN101615578 China, H01L21/265. Institute of microelectronics of Chinese academy of sciences. Patent Application no. CN20091304720. Priority date 23.07.2009. Date of publication 30.12.2009.

11. Мухуров, Н.И. Особенности формирования прецизионных чувствительных элементов датчиков космической плазмы / Н.И. Мухуров, И.В. Гасенкова, И.М. Андрухович // Нано- и микросистемная техника. – 2015. – № 1. – С. 48–56.

12. Сайт Совета РАН по космосу [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://stp.cosmos.ru. – Дата доступа: 05.06.2017.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Мухуров Н.И., Гасенкова И.В., Андрухович И.М., Застенкер Г.Н., Бородкова Н.Л., Костенко В.И., Каримов Б.Т. КОНСТРУКЦИЯ ДАТЧИКОВ ПОТОКОВ КОСМИЧЕСКОЙ ПЛАЗМЫ НА ОСНОВЕ ЦИЛИНДРА ФАРАДЕЯ. Приборы и методы измерений. 2017;8(4):305-313. DOI:10.21122/2220-9506-2017-8-4-305-313

For citation: Mukhurov N.I., Gasenkova I.V., Andruhovich I.M., Zastenker G.M., Borodkova N.I., Kostenko V.I., Karimov B.T. THE DESIGN OF THE SOLAR WIND ION FLUX SENSORS BASED ON THE FARADAY CUP. Devices and Methods of Measurements. 2017;8(4):305-313. (In Russ.) DOI:10.21122/2220-9506-2017-8-4-305-313

Просмотров: 28

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

ISSN 2220-9506 (Print)
ISSN 2414-0473 (Online)